Selon des chercheurs allemands de
la Max Planck Society , le réseau quantique mondial sera mis en œuvre au cours des prochaines années. Nous vous dirons quelles sont les difficultés.
/ Flickr / mike seyfang / ccQue sont les réseaux quantiques?
Un réseau quantique est un système de transmission de données qui fonctionne selon les lois de la mécanique quantique. Dans ces réseaux, les données sont échangées à l'aide de qubits. Ce sont des photons polarisés transmis via un canal de communication optique. Afin de déployer des réseaux quantiques mondiaux couvrant la planète entière, comme Internet, les développeurs et les chercheurs doivent résoudre un certain nombre de difficultés. Par exemple, une certaine difficulté est la transmission de photons sur de longues distances en raison de leur "fragilité". Nous parlerons plus en détail de cela et d'autres problèmes plus tard, mais d'abord, parlons de la raison pour laquelle les réseaux quantiques devraient être créés.
Comment peuvent-ils être utiles
Le phénomène d'intrication quantique relie les particules quantiques de telle sorte qu'en mesurant les caractéristiques de l'une d'entre elles, nous reconnaissons automatiquement les caractéristiques de la seconde. De plus, cette connexion persiste même à de grandes distances.
Si vous établissez une connexion entre deux points, vous pouvez générer des séquences de nombres aléatoires à ses deux extrémités. En cryptographie, cette fonctionnalité est utilisée pour générer des clés de cryptage.
Un autre avantage des réseaux quantiques est l'incapacité de lire deux fois les photons diffusés. Les lois de la mécanique quantique interdisent le "clonage" de l'état des particules légères. Lors de l'
interception d'un qubit, il change sa valeur. Il s'avère que lorsqu'ils tentent d'écouter sur un canal de transfert de données, les attaquants ne seront pas en mesure d'extraire des informations précieuses. En sortie, ils obtiennent un ensemble aléatoire de nombres.
Ainsi, les réseaux quantiques sont une protection cryptographique presque absolue. Presque absolu, car des scientifiques suédois ont prouvé qu'il
était toujours possible d' écouter un tel réseau. Pour ce faire, simulez un chiffrement quantique. Les détecteurs de photons ignorent les particules de lumière non polarisées appelées zéros. Si vous simulez ces zéros à un certain moment et les envoyez au récepteur, il considérera le quantum du signal (bien que ce ne soit pas le cas).
Vous pouvez résoudre le problème, mais vous devez changer les principes des récepteurs. Une option consiste à ajouter un indicateur de la force du signal (car il changera avec une intervention externe). Mais cela augmentera le coût de l'analyse des réseaux quantiques.
Pourquoi est-ce difficile
La «fragilité» des qubits, qui rend la communication quantique fiable, présente également des inconvénients. Les photons simples changent d'état ou sont simplement absorbés par le milieu en raison d'interférences. Pour cette raison, il peut être difficile
de transmettre un quantum sur un câble à fibre optique sur une distance de plus de 100 km.
/ Flickr / Alexandre Delbos / CCDésormais, les réseaux de fibres quantiques sont construits à l'aide de répéteurs. Ils décodent les informations, les codent à nouveau et les transmettent à d'autres nœuds d'une chaîne. Cependant, de cette manière, les intermédiaires découvrent également le contenu du message, ce qui peut entraîner une fuite si l'un d'eux est compromis. Il y a un problème avec le coût - ces répéteurs utilisent
des aimants coûteux et des minéraux rares .
Il est important de considérer l'environnement dans lequel ces réseaux seront déployés. Il existe une différence significative entre les conditions de laboratoire et les conditions de «combat». En ville, les câbles à fibres optiques sont affectés par les changements de température. Cela peut entraîner des déphasages du photon et provoquer des erreurs de transmission de données.
Résoudre le problème de la transmission sur de longues distances permettra la téléportation quantique. Les chercheurs peuvent éventuellement introduire deux qubits dans un état d'intrication quantique. Un projet de l'Université de technologie de Delft aux Pays
- Bas
est engagé dans un tel projet. Les chercheurs construisent un réseau quantique de dix kilomètres entre la ville de Delft et La Haye.
Ces technologies en sont encore aux premiers stades de développement. Le fait est que maintenir la «connectivité» pendant longtemps est difficile en raison de l'effet destructeur (appelé
décohérence ) que l'environnement a sur les quanta. Il est possible de maintenir l'état d'intrication quantique pendant une fraction de seconde.
Où puis-je utiliser des réseaux quantiques
Comme nous l'avons dit, les réseaux quantiques sont très résistants à l'écoute électronique. Par conséquent, ils vous permettent de construire des systèmes de distribution de clés cryptographiques fiables. De telles technologies existent déjà. Par exemple, au début de l'année, la Chine a
lancé un système de distribution de clés cryptographiques dans lequel les données sont transmises via des satellites et des faisceaux laser. Un système similaire a été
proposé par des chercheurs allemands.
De plus, les réseaux quantiques
doivent intégrer des ordinateurs quantiques dans les réseaux. Des grappes de machines quantiques devraient accélérer les simulations physiques et chimiques, par exemple, lors du développement de nouveaux médicaments.
Il existe également des cas extérieurs à la science, comme le vote. Un tel projet a été mis en œuvre en Suisse - il y a quelques années, le CERN a
aidé à organiser un réseau quantique pour les élections. Selon les experts du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, en plus de la fiabilité, les réseaux quantiques permettent de mettre en œuvre de nouveaux schémas de vote stratégiques qui ne sont pas disponibles aujourd'hui. Par exemple, les gens pourront choisir non pas un candidat, mais deux à la fois (la deuxième option).
Le développement de réseaux quantiques implique de nombreuses institutions et organisations. Par conséquent, de plus en plus de tels projets sont récemment apparus. Nous parlerons des développements étrangers et russes dans ce domaine dans nos prochains articles sur Habré.
PS Quoi d'autre écrivons-nous sur le blog d'entreprise de VAS Experts:
PPS Quelques nouveaux articles de notre blog sur Habré: